炭素材料课件 第六章 混捏和成型工艺.ppt

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1、第六章炭素材料制备的混捏和成型工艺6.1概述6.2混捏6.2.1混捏基础理论6.2.2混捏工艺6.2.3混捏设备6.2.4沥青熔化、输送和贮存设备6.3成型6.3.1成型方法概述6.3.2挤压成型6.3.3振动成型6.1概述在混捏成型生产过程中，包括干料预热、混捏、成型。干料预热主要是提高混合料的温度，以利于与沥青的渗透和吸附，混捏是实现物料的均匀混合，并使沥青均匀地附着在焦粒的表面，使之成为塑性良好的糊料。理论上混捏温度应高于沥青软化点60ºC以上，实际生产上混捏温度在160～180ºC左右。由于我国改质沥青的粘度较高、对煅后焦的湿润性差，为了保证混捏质量，需提高糊料的混捏温度

2、，这对成型造成了较大的难度。因此优化混捏、成型工艺条件也是保证阳极质量的一个重要因素。6.2混捏6.2.1混捏基础理论炭素制品生产工艺中，经过配料所得的各种炭素颗粒与粘结剂在一定温度下搅拌、混合、捏合取得混合均匀的塑性糊料的工艺过程称为混捏。混捏是炭素制品生产的关键工序。混捏的目的：(1)使各种原料均匀混合，同时使各种不同大小的颗粒均匀地混合和填充，形成密实程度较高的混合料。(2)使干料和粘结剂混合均匀，液体粘结剂均匀分布在干料颗粒表面，靠粘结剂的粘和力把所有颗粒互相粘结起来，赋予物料以塑性，有利于成型。(3)使粘结剂部分渗透到干料颗粒的空隙中，进一步提高粘结剂和糊料的密实程度。

3、炭素制品是由多组分（具有一定比例和粒度）组成的均一结构体。混捏工艺过程越完善，制品的结构越均匀，性能越稳定。混捏是炭素制品生产的一道重要工序。1）混捏的概念及目的2）固体颗粒与粘结剂的相互作用原理——混捏原理（1）吸附炭是一种亲油憎水物质。根据朗缪尔吸附理论，炭和非极性有机液体的粘合是焦炭表面上未饱和化学健力（又称化学吸附力）作用的结果，被吸附物分子在固体表面形成一层单分子时，吸附就达到饱和，根据这一理论，焦炭表面只能吸附厚度为一个分子层的粘结剂。根据化学相似原理，相互接触的物质在化学性质上越相似，相互间的作用就越强。这是范德华力在起作用的缘故，范德华力不同于化学吸附力，它没有一

4、定的方向，可吸附多层分子。焦炭和煤沥青化学性质不止相似，甚至相近，彼此间作用强，更加容易吸附，而且彼此之间能牢固地结合。（2）润湿当固体炭素颗粒与液态粘结剂接触时，由固液间分子引力使液相的粘结剂分子吸附在固体表面，并趋于有规律的排列，在炭素颗粒表面形成“弹性层”，而且当温度足够高时，粘结剂分子会从颗粒表面迁移到微孔中去，从而把固体颗粒润湿。粘结剂对炭素骨料的润湿性可以用润湿角衡量。煤沥青属于弱极性物质，在一定温度下，对炭素原料的颗粒有较好的润湿效果。炭素糊料的混捏质量在很大程度上受沥青和固体炭素颗粒润湿效果的影响。如果固体炭素颗粒表面已吸附一定数量的水份，产生了强极性的吸附层，就

5、会显著降低沥青对固体炭素颗粒的润湿作用。润湿作用的强弱由固相与液相接触界面上的表面张力来决定，张力的大小可以用两相润湿接触角θ来表示。θ为在固、液两相接触点对液滴作切线与固体材料平面之间的夹角。θ除与固、液相材料的性能有关外，主要受体系温度影响很大。沥青软化点不同和加热温度不同时，润湿接触角在很大范围内变动。（3）渗透沥青接触固体炭素颗粒不仅有表面吸附和润湿，还有毛细管渗透现象。一旦沥青润湿颗粒表面后，沥青中的轻质组分就开始渗透到颗粒表面的孔隙中去。沥青之所以能在混捏时自发地渗透到骨料颗粒的孔隙中，是由于沥青对颗粒表面的润湿接触角小于900时，将在颗粒的孔隙内产生正的毛细管压力引

6、起的，毛细管压力越大，渗透能力越强。沥青的加热温度越高，其粘度越低，对颗粒的润湿性越大，产生的毛细管压力越大，沥青愈容易渗透到颗粒的孔隙中去。因此，混捏温度是混捏工艺生产中一项主要的参数。6.2.2混捏工艺炭素制品是由多组分（具有一定比例和粒度）组成的均一结构体。混捏工艺过程越完善，制品的结构越均匀，性能越稳定。混捏是炭素制品生产的一道重要工序。1）混捏工艺概况及技术条件炭素制品生产中，已计量配合好的原料颗粒料投入混捏锅内，按规定的混捏制度加热搅拌，锅内原料达到规定温度时，加入溶化的沥青，如果配料选用的是改质或高温沥青，则可将固体沥青与骨料、粉料同时配料加入混捏锅内加热混捏。不同

7、用途的制品，其粘结剂的软化点有不同的要求，可以使用热处理好的煤焦油在沥青刚好软化后调整降低软化点。混捏一定时间，糊料达到出锅温度时排料进入下一工序。混捏的工艺技术条件主要是温度和时间。（1）混捏温度混捏过程的最佳温度视粘结剂的软化点而定。一般来说，混捏最终温度应该选定比粘结剂软化点高出50－80℃，在此温度下，沥青具有较好的浸润作用，因为温度高，沥青粘度小，流动性好，浸润效果好，同时渗透到颗粒空隙中去；温度不够，沥青粘度大，混捏时搅刀转动负荷大，较难使锅内粉料和沥青混捏搅拌均匀，